一种基于离子束刻蚀制备有序小尺寸硅纳米线阵列的方法
专利汇可以提供一种基于离子束刻蚀制备有序小尺寸硅纳米线阵列的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 是有序 硅 纳米线 阵列的制备方法，属于纳米结构制备技术领域。首先在Si基片表面密排得到 单层 聚苯乙烯纳米球阵列，然后利用离子束 刻蚀 技术，以氩气为工作气体，氩离子束垂直刻蚀聚苯乙烯纳米球，束流为3~10 mA，束流 电压 为0.5~1.1 KV，刻蚀时间为60~550 s的条件下刻蚀直径100 nm聚苯乙烯纳米球，得到周期间隔的聚苯乙烯纳米球阵列模板。通过调节束流、束压和刻蚀时间实现对聚苯乙烯纳米球尺寸的调控。随后蒸 镀 金膜并超声去除聚苯乙烯纳米球，采用金属辅助化学刻蚀方法制备出平均直径范围为50~81 nm的有序硅纳米线阵列，纳米线的高度由刻蚀时间控制。本发明是一种低成本、工艺简单、高效的有序小尺寸Si纳米线阵列的制备方法。，下面是一种基于离子束刻蚀制备有序小尺寸硅纳米线阵列的方法专利的具体信息内容。
1.一种基于离子束刻蚀制备有序小尺寸硅纳米线阵列的方法，其特征在于：包括在Si基片上密排聚苯乙烯纳米球、制备纳米球模板和刻蚀硅纳米线阵列步骤；具体如下：本底真空为2×10-4 Pa 3×10-4 Pa，工作压强为2×10-2 Pa 3×10-2 Pa，放电电压为70 V 80 V条~ ~ ~
件下产生的Ar离子束流，刻蚀Si基片上密排的聚苯乙烯纳米球，获得周期间隔的纳米球模板，并采用金属辅助化学刻蚀技术，获得平均直径为50 81 nm的有序小尺寸硅纳米线阵列。
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2.一种基于离子束刻蚀制备有序小尺寸硅纳米线阵列的方法，其特征在于：Si基片上密排的聚苯乙烯纳米球为单层，直径为100 nm。
3.根据权利要求1所述的一种基于离子束刻蚀制备有序小尺寸硅纳米线阵列的方法，其特征在于：获得的周期间隔的纳米球模板中纳米球平均直径为50-81 nm。
4.根据权利要求1所述的一种基于离子束刻蚀制备有序小尺寸硅纳米线阵列的方法，其特征在于在Si基片上制备纳米球模板制备时，Ar离子束的束流入射方向与基片的法线夹角为0°。
5.根据权利要求1所述的一种基于离子束刻蚀制备有序小尺寸硅纳米线阵列的方法，其特征在于在Si基片上制备纳米球模板制备时，Ar离子束流工作电压为0.5 KV 1.1 KV，加~
速电压为100 V 200 V，束流为3 mA 10 mA。
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6.根据权利要求1所述的基于离子束刻蚀制备有序小尺寸硅纳米线方法，其特征在于在Si基片上制备纳米球模板制备时，Ar离子束刻蚀时间为60 s 550 s。
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一种基于离子束刻蚀制备有序小尺寸硅纳米线阵列的方法
技术领域
背景技术
发明内容
550 s的条件下来刻蚀紧密排列的聚苯乙烯纳米球阵列，从而获得有周期间隔的纳米球模板；然后采用离子溅射法生长20 30纳米金层，在四氢呋喃溶液中超声除去聚苯乙烯纳米~
球；最后使用氢氟酸和过氧化氢（体积比为4:1）混合溶液，利用金属诱导刻蚀技术腐蚀金覆盖下的硅，形成同氩离子束刻蚀出的聚苯乙烯纳米球尺寸相同有序硅纳米线阵列，其高度由金属诱导刻蚀的时间控制。
10）的混合溶液中浸泡30 s，用去离子水冲洗3次；
（2）、购买的聚苯乙烯纳米球为2.5 wt%（质量浓度）、直径为100纳米，将聚苯乙烯纳米球溶液和甲醇溶液按照体积比为1∶1的比例混合均匀，然后使用微量注射器将40微升的混合溶液滴在载玻片上，让混合液缓慢流入去离子水中；加入表面活性剂，纳米球成膜稳定后，将去离子水缓慢排除，在Si基片上得到二维六角紧密排列的单层聚苯乙烯纳米球阵列。
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（3）、调节放电电压为70 V 80 V，束流电压为0.5 KV 1.1 KV，加速电压为100 V 200 ~ ~ ~
V，离子束流为3 mA 10 mA，刻蚀时间为60 s 550 s。
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（2）、使用超声清洗仪在四氢呋喃溶液中除去纳米球模板；
（3）、氢氟酸和过氧化氢混合溶液刻蚀硅基片，制备出小尺寸有序硅纳米线阵列。
图3为金属辅助化学刻蚀后获得的有序小尺寸Si纳米线阵列的扫描电子显微镜图。
具体实施方式
A、选择晶向为（100）的P型Si基片和载玻片，用丙酮和酒精依次超声清洗3次，每次5 min，用去离子水冲洗3次；然后将它们用H2SO4:H2O2=4:1的溶液煮沸10 min，用去离子水冲洗3次；最后将Si基片用HF:H2O=1:10的溶液浸泡30 s，用去离子水冲洗3次；
B、将聚苯乙烯纳米球溶液和甲醇溶液按照体积比1:1的比例混合均匀，然后用微量注射器将40微升混合溶液沿载玻片缓慢流入去离子水中；加入表面活性剂，纳米球成膜稳定后，将去离子水缓慢排除，在Si基片上得到二维六角紧密排列的单层聚苯乙烯纳米球阵列。
(如附图1所示) ；
（2）离子束刻蚀技术制备有周期间隔的聚苯乙烯纳米球模板：
A、将排有聚苯乙烯纳米球的硅基底放入离子束刻蚀室内，调节基片位置与离子束入射-4
方向垂直，待本底真空度为3.0×10 Pa，然后向腔内充入纯度的氩气，调节工作压强为2.0×10-2 Pa；
B、在室温下，放电电压为70 V，束流电压为1 KV，加速电压为100 V，刻蚀束流为3 mA，刻蚀时间为550 s的条件下使用离子束刻蚀聚苯乙烯纳米球。
0.1 Pa，生长20 nm厚的金膜；
B、将镀有金膜的纳米球模板放入四氢呋喃溶液中超声去除纳米球；
C、在HF：H2O2＝4：1（体积比）的混合液中刻蚀 120 s，最后去除剩余的金膜，得到有序的Si纳米线阵列。
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